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水 利 学 报

２０２３年 ９月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ９期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０９ － １０５８ － １２

抽水蓄能电站地下水库建设进展及关键水力学问题

高学平，袁泽雨
（天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 ３０００７２）

摘要：全球废弃矿井数量已超过 １００万座，到 ２０３０年，我国废弃矿井数量将达到 １．５万座，如何合理利用废弃矿
井地下空间资源成为当今能源环保领域热点议题。可利用废弃矿井的地下巷道、硐室或采空区等废弃空间建设抽
水蓄能电站地下水库。但其狭长密闭、纵横交贯的地下空间水域完全不同于常规抽水蓄能电站地表水库的开敞空
间水域，抽水蓄能电站建成运行时其地下水库的水力特性将完全不同于地表水库的水力特性。为此，本文分析了
抽水蓄能电站地下水库的模式及特点；总结了国内外抽水蓄能电站地下水库建设进展；提出了抽水蓄能电站地下
水库的关键水力学问题。研究成果可为科学利用废弃矿井建设抽水蓄能电站地下水库提供指导。
关键词：抽水蓄能电站；废弃矿井；地下水库；水力特性

中图分类号：ＴＶ７３２．１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０１６４

１ 研究背景

“碳达峰、碳中和” 目标要求构建以新能源为主体的新型电力系统，但风电和光伏等可再生能源
具有强波动性和随机性 ［１］ ，需要建设配套的储能设施以保障电力系统的稳定运行 ［２］ 。诸多储能系统
中，抽水蓄能电站技术成熟可靠 ［３］ 、调控灵活安全 ［４］ 、经济高效 ［５］ ，是新型电力系统中最理想的规模
储能装置。数十年来，全球抽水蓄能电站数量持续增长 ［６］ ，部分地形条件良好的站点已位处生态功能
区 ［７］ ，而环境保护的呼声日益强烈 ［８］ ，常规抽水蓄能电站选址愈发困难 ［９］ 。
围绕 “向地球深部进军” 战略科技问题 ［１０］ ，抽水蓄能电站库区布置不再局限于地表空间 ［１１］ 。在
煤炭去产能背景下，我国 “十五” 以来陆续关闭大批煤矿 ［１２］ 。根据矿井规模与其巷道群可利用地下
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空间的比例系数 ［１３］ ，估算我国废弃煤矿地下空间达到 ２００亿ｍ 。矿井关停或废弃后，形成体量可观、
形态各异的地下巷道及硐室，如果不加以处理或再利用，将造成严重的水资源污染 ［１４］ 和地质灾害 ［１５］ 。
利用废弃矿井建设地下水库 ［１６ － １７］ ，能够降低土地占用率和生态环境破环，节省项目投资，缩短工程周
期 ［１８］ ，为抽水蓄能电站规划提供了新的途径。
废弃矿井地下空间密封性高，立体结构极不规则。因此，利用废弃矿井地下空间建成的抽水蓄能
电站地下水库运行过程中其水力特性将明显不同于抽水蓄能电站地表水库。目前，国内外关于利用废
弃矿井建设抽水蓄能电站地下水库的研究尚处于起步阶段，一系列基础科学难题和技术挑战亟待解
决，其中包括地下水库关键水力学问题。本文通过对国内外抽水蓄能电站地下水库设计案例进行归纳
分析，总结地下水库建设进展与研究现状，凝练地下水库关键水力学问题，为探寻抽水蓄能电站地下
水库的合理可行建设方式提供指导。

２ 抽水蓄能电站地下水库的模式及特点

抽水蓄能电站的组成包括上水库、下水库、厂房和输水系统。主要建筑物从上游开始依次是：上

收稿日期：２０２３ － ０３ － ２３；网络首发日期：２０２３ － ０８ － １６
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０８１５．１３５０．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２１７９０７７）
作者简介：高学平（１９６２ － ），博士，教授，主要从事水力学研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｐｇａｏ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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